Министерство  Образования Украины

Национальный  Аэрокосмический Университет  им.Н.Е  Жуковского

<<XAИ>> 
 
 
 

Контрольная Работа

по предмету:

<<Системы передачи в электросвязи»

На тему: Типы цифровых систем передачи, их преимущество перед аналоговыми.

Типы  ШП сигналов (классификация, особенности). 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:  

Студент: 94Т-1 

     <<_______________>> 

Проверил:   

<<_______________>> 
 
 

Харьков 2010.

Содержание

1. Введение

2. Типы цифровых систем передачи, их преимущество перед аналоговыми

2.1 Кодирование в цифровых системах связи

2.2 Иерархии цифровых передач данных

2.3 Интерфейс G. 703

2.4 Волоконно-оптические  системы передачи и перспективы  их развития

3. Типы ШП  сигналов (классификация, особенности)

3.1 Описание метода кодирования

3.2 Структурная схема приема сигнала

4. Заключение

5. Список использованной  литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Необходимость кодирования речевой информации возникла не так давно, но на сегодняшний  момент, в связи с бурным развитием  техники связи, особенно мобильной  связи, решение этой проблемы имеет большое значение при разработке систем связи.

Огромное  распространение в наше время  получили бытовые радиотелефоны. Они  позволяют пользователю не быть привязанным  к одному месту в течении телефонного  разговора, нет необходимости стремглав мчаться к телефону, услышав звонок (если, конечно, вы вообще его звонок услышите). К тому же во многих моделях существуют различные удобства для пользователя: связь между трубкой и базовым аппаратом, громкая связь (хороша в случае, когда “сели” аккумуляторы в трубке). По всем вышеперечисленным преимуществам эти аппараты завоевали большую популярность и получили большое распространение.

Но поскольку  аппаратов стало много, то возникла проблема определения “свой-чужой”, а поскольку обмен данными  между трубкой и базовым аппаратом ведется на радиочастотах (27 МГц, 900 МГц),разговор по радиотелефону можно легко подслушать, появилась необходимость кодирования (или шифрования) речевой информации.

Сразу необходимо оговориться, что речевая  информация принципиально отличается от другого вида - текстов (рукописных и в электронном виде). При шифровании текста мы имеем дело с ограниченным и определенно известным нам набором символов. Поэтому при работе с текстом можно использовать такие шифры, как шифры перестановки, шифры замены, шифры взбивания и т.д. Речь же нельзя (во всяком случае на сегодняшнем уровне развития технологи распознавания речи)представить таким набором каких-либо знаков или символов. Поэтому применяются другие методы, которые, в свою очередь, делятся на аналоговые и цифровые. В настоящее время больше распространены цифровые методы, на них- то мы и остановимся.

Принцип цифрового кодирования заключается  в следующем: аналоговый сигнал от микрофона  подается на АЦП, на выходе которого имеем n-разрядный код (при подборе хорошей частоты дискретизации пользователь на другом конце линии может и не догадаться, что голос его собеседника оцифровали, а потом (на базовом аппарате) перевели обратно в аналоговую форму). Затем этот код шифруется с помощью всевозможных алгоритмов, переносится в диапазон радиочастот, модулируется и передается в эфир.

Злоумышленник в своем “шпионском” приемнике  услышит просто шум (при хорошем  кодировании). Правда, из опыта подслушивания (случайного) радиопереговоров людей, пользующихся скремблерами можно без труда определить, что этот шум имеет совсем не естественное происхождение, поскольку после нажатия тангетты шум исчезал, а затем снова появлялся. Но определить, о чем говорили эти люди, было невозможно без серьезных знаний в области криптологии и соответствующей аппаратуры. В телефонных переговорах этой проблемы нет, поскольку канал дуплексный, и необходимость в тангетте отпадает, а шифрование происходит непрерывно в течении всего разговора.

Систем  шифрования, разумеется, великое множество, но для бытовых (а, следовательно, максимально дешевых) радиотелефонов применимы лишь некоторые, простые, но в то же время достаточно надежные. 
 

2. Типы цифровых систем передачи, их преимущество перед аналоговыми.

     Рассмотрим  основные преимущества цифровых методов передачи перед аналоговыми.

     Высокая помехоустойчивость. Представление  информации в цифровой форме позволяет  осуществлять регенерацию (восстановление) этих символов при передаче их по линии  связи, что резко снижает влияние  помех и искажений на качество передачи информации.

     Слабая  зависимость качества передачи от длины  линии связи. В пределах каждого  регенерационного участка искажения передаваемых сигналов оказываются ничтожными. Длина регенерационного участка и оборудование регенератора при передаче сигналов на большие расстояния остаются практически такими же, как и в случае передачи на малые расстояния.

     Стабильность  параметров каналов ЦСП. Стабильность и идентичность параметров каналов (остаточного затухания, частотной  и амплитудной характеристик и др.) определяются в основном устройствами обработки сигналов в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначительную часть оборудования ЦСП, стабильность параметров каналов в таких системах значительно выше, чем в аналоговых.

     Эффективность использования пропускной способности  каналов для передачи дискретных сигналов. При вводе дискретных сигналов непосредственно в групповой  тракт ЦСП скорость их передачи может приближаться к скорости передачи группового сигнала. При использовании временного метода уплотнения, скорость передачи резко возрастает.

     Возможность построения цифровой сети связи. Когда  параметры каналов практически  не зависят от структуры сети, что  обеспечивает возможность построения гибкой разветвленной сети, обладающей высокими надежностными и качественными показателями.

     Высокие технико-экономические показатели. Передача и коммутация сигналов в  цифровой форме позволяют реализовывать оборудование на единых аппаратных платформах. Это позволяет резко снижать трудоемкость изготовления оборудования, значительно снижать его стоимость, потребляемую энергию и габариты. Кроме того, существенно упрощается эксплуатация систем и повышается их надежность.

     2.1 Кодирование в цифровых системах связи

     При квантовании непрерывного сигнала формируется поток бит, который оптимален с точки зрения уменьшения ошибок квантования, но не пригоден для передачи по каналу связи по ряду причин:

     - выходной цифровой поток имеет  широкий спектр, что затрудняет  его передачу по каналу связи  с ограниченной полосой пропускания и осложняет процесс регенерации сигнала синхронизации.

     - спектр сигнала имеет много  низкочастотных составляющих, которые  могут интерферировать (смешиваться) с составляющими передаваемого низкочастотного сигнала.

     - спектр содержит большую постоянную составляющую, что усложняет процесс фильтрации.

     Для оптимизации спектра сигнала, передаваемого  в линию связи, используется линейное кодирование, которое должно обеспечить:

     - минимальную спектральную плотность  на нулевой частоте и ее  ограничение на нижних частотах.

     - информацию о тактовой частоте  передаваемого сигнала в виде  дискретной составляющей, легковыделяемой на фоне непрерывной части спектра.

     - непрерывный спектр должен быть  узкополосным для передачи через  канал связи без искажений.

     - малую избыточность, для снижения относительной скорости передачи в канале связи.

     - минимально возможные длины блоков  повторяющихся символов («1» или  «0») и диспаритетность (неравенство числа «1» и «0» в кодовых комбинациях).

     Для линейного кодирования число  уровней входного сигнала , а число уровней выходного сигнала может быть 2 (двухуровневые), или 3 (трехуровневые). Двухуровневое кодирование может быть однополярным (+1, 0) и двухполярным (+1, -1); трехуровневые – однополярным (+2, +1, 0) и двухполярным (+1, 0, -1). Например, электрические линии связи могут использовать как однополярные, так и двухполярные сигнала, а оптические линии – только однополярные.

     В различных методах кодирования 1 может быть представлена положительным импульсом или переходом в центре импульса с +1 на 0 или -1. Ноль может быть представлен отсутствием импульса (0) или отрицательным импульсом (-1), а также переходом в центре импульса с -1 на 0 или +1. 

     

     Рис.1

     Опишем  такие основные виды кодов:

     NRZ – not return to zero – основополагающий двухуровневый код без возвращения к нулю. Может быть как однополярным, так и двухполярным. При этом «1» передается положительным импульсом, а «0» - либо отсутствием импульса, либо отрицательным импульсом.

     RZ – return to zero – основополагающий трехуровневый код с возвращением к нулю. При этом «1» передается переходом в центре импульса с +1 на 0, а «0» - переходом в центре импульса с -1 на 0.

     ADI – alternate digital inversion – двоичный код с инверсией полярности сигнала на каждом втором двоичном разряде независимо «1» это или «0». В результате формируется двухполярный двухуровневый код.

     AMI – alternate mark inversion – двоичный код RZ с инверсией на каждой «1». Может быть получен из кода ADI путем инверсии каждой четной «1». При нуле состояние импульса не меняется. Является двухполярным трехуровневым кодов.

     CMI – coded mark inversion – двухуровневый код без возвращения к нулю, где каждая «1» ставиться в соответствие к комбинации «11», либо «00» - инверсия четных единиц. А «0» – изменением полярности в центре каждого импульса, т.е. в соответствие ставится комбинация «01». Является разновидностью кода 1b2b.

     

     Рис.2

     MBNB – общее обозначение класса блочных кодов, где M – дина (в битах) блоков, на которые разбивается исходная ИКМ последовательность, а N – соответствующая им длина (в битах) блоков, составленных из кодовых символов. Наиболее известным является класс 1B2B, в котором 1 бит исходной ИКМ последовательности длительностью T кодируется комбинацией из 2 бит длительностью (относительная скорость передачи при этом в каналах связи возрастает в 2 раза). К этому классу относится код Миллера. Код Миллера строится в соответствии с графом, где в узлах показаны комбинации кода Миллера, а переходы между узлами соответствуют изменению состояния исходного ИКМ кода.

     Если  начальные состояние ИКМ кода «1», то в графе Миллера преобразование начинается с узла «11». Если начальное состояние «0», то – с узла «00». Если кода 110, то в соответствии с графом Миллера мы получим такие комбинации: 1 – в 11, 1 – в 10, 0 – в 00. Для указанной выше ИКМ последовательности при помощи графа Миллера мы получили такие комбинации: 

     

     Рис.3

     2.2. Иерархии цифровых систем передачи

     Структура первичной сети предопределяет объединение  и разделение потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней системы передачи строятся по иерархическому принципу. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦСП, соответствующее данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей ступени в целое число раз, а именно последующий уровень строится на основе n-числа каналов предыдущего уровня.